Нитрат натрия

1. Общие сведения.

Формула:

NaNO₃

Натриевая селитра, Натронная селитра, Чилийская селитра

Нитрат натрия (чилийская селитра) NaNO₃. Бесцветные ромбоэдрические или тригональные кристаллы. Кристаллическая решетка кальцита СаСО₃. t_пл=308°С, плотность равна 2,26 г/см³. Гигроскопичен, хорошо растворяется в воде. Проявляет окислительные свойства. Молярная электропроводность при бесконечном разведении при 25^оС равна 121,56 Cм^.см²/моль.

-466,70 кДж/моль;

-365,97 кДж/моль;

116,50 Дж/моль^.K.

Обычно есть примеси галогенидов, основные месторождения в Чили (провинции Тарапака и Антофагаста). Цвет белый, желтоватый, красно-коричневый, серый. Твёрдость по шкале Мооса 1,5—2;. Плотность 2,3 г/см³. Образуется в основном за счёт вулканической деятельности или окисления азота. Гигроскопична.

2. Получение.

Получают взаимодействием гидроксида или карбоната натрия с азотной кислотой, а также пропусканием смеси оксидов азота через раствор гидроксида или карбоната натрия. 

3. Качественный анализ.

   1. Аналитические реакции на катион натрия.

1. Реакция с ацетатом диоксоуран(VI)цинка Zn(UO₂)₃(CH₃COO)₈ c образованием жёлтого кристаллического осадка (фармакопейная реакция - ГФ) или жёлтых кристаллов тетра- и октаэдрической формы, нерастворимых в уксусной кислоте (МКС). Для повышения чувствительности реакции следует нагреть исследуемую смесь на предметном стекле.

NaCl + Zn(UO₂)₃(CH₃COO)₈ + CH₃COOН + 9 H₂O

NaZn(UO₂)₃(CH₃COO)₉ · 9 H₂O + HCl

Мешающие ионы: избыток ионов K⁺, катионы тяжёлых металлов (Hg₂²⁺, Hg²⁺, Sn²⁺, Sb³⁺, Bi³⁺, Fe³⁺ и др.). Реакция используется как дробная после удаления мешающих катионов.

2. Окрашивание бесцветного пламени горелки в жёлтый цвет (ГФ).

3. Реакция с пикриновой кислотой с образованием кристаллов пикрата натрия жёлтого цвета игольчатой формы, исходящих из одной точки (МКС).

Error: Reference source not found

Реакция используется как дробная только в отсутствие мешающих ионов (K⁺, NH₄⁺, Ag⁺).

4. Реакция с гексагидроксостибатом(V) калия K[Sb(OH)₆] с образованием белого кристаллического осадка, растворимого в щелочах.

NaCl + K[Sb(OH)₆] Na[Sb(OH)₆] + KCl

Условия проведения реакции: а) достаточная концентрация Na⁺; б) нейтральная реакция раствора; в) проведение реакции на холоду; г) потирание стеклянной палочкой о стенку пробирки. Мешающие ионы: NH₄⁺, Mg²⁺ и др.

В кислой среде реагент разрушается с образованием белого аморфного осадка метасурьмяной кислоты HSbO₃.

K[Sb(OH)₆] + HCl KCl + H₃SbO₄ + 2 H₂O

H₃SbO₄ HSbO₃ + H₂O

2. Аналитические реакции на нитрат-ион.

1. С дифениламином в среде концентрированной H₂SO₄ (ГФ).

Дифениламин окисляется азотной кислотой вначале в бесцветный N,N-дифенилбензидин, затем в "дифенилбензидин фиолетовый":

Методика: в сухую фарфоровую чашку (тигель) помещают кристаллик дифениламина, прибавляют несколько капель концентрированной H₂SO₄ и 1-2 капли раствора, содержащего нитрат-ион. Появляется интенсивная синяя окраска. Реакция чувствительна, но неспецифична. Мешают окислители - NO₂^-, Fe³⁺, MnO₄^- и т.д., и восстановители – S^2- , SO₃^2- , S₂O₃^2-, I^- и др.

2. С металлической медью в среде концентрированной H₂SO₄ (ГФ).

2 NaNO₃ + Cu + 2 H₂SO₄ CuSO₄ + 2 NO₂ + Na₂SO₄ + 2 H₂O

Методика: к сухому веществу (0,002-0,005 г нитрата-иона) прибавляют по 2-3 капли воды и концентрированной серной кислоты, кусочек металлической меди и нагревают, выделяются бурые пары оксида азота(IV).

3. С сульфатом железа(II).

2 NaNO₃ + 6 FeSO₄ + 4 H₂SO₄ 3 Fe₂(SO₄)₃ + Na₂SO₄ + 4 H₂O + 2 NO

NO + FeSO₄ [Fe(NO)]SO₄

Методика: к 2 каплям испытуемого раствора нитрата на холоду прибавляют кристаллик FeSO₄ и осторожно по стенке пробирки концентрированную H₂SO₄. Наблюдают коричневое кольцо вследствие образования сульфата нитрозожелеза(II) [Fe(NO)]SO₄. Мешают I^-, Br^-, а также анионы-окислители.

4.С антипирином в среде концентрированной серной кислоты с образованием нитроантипирина красного цвета.

Методика: в сухую фарфоровую чашку помещают 2 капли исследуемого раствора, добавляют 1 каплю 5% водного раствора антипирина и 4-8 капель концентрированной серной кислоты, осторожно перемешивают. Наблюдают интенсивное красное окрашивание, последующее разбавление водой приводит к переходу красной окраски в карминово-красную.

5. С раствором KMnO₄ в сернокислой среде (ГФ). Наблюдают неисчезающую розовую окраску раствора (в отличие от NO₂^- аниона, обесцвечивающего раствор KMnO₄).

Обнаружению NO₃^--иона реакциями с дифениламином и сульфатом железа(II) мешает присутствие NO₂^--иона, поэтому необходимо знать способы разрушения нитрит-ионов.

4. Количественный анализ.

   1. Фотоколориметрия.

Определение нитрат-ионов осуществляли электрофотоколориметрическим методом при длине волны l = 540 нм после реакции исследуемых растворов с сульфаниловой кислотой [6]. Для количественного определения нитрат-ионов использовали их способность восстанавливаться на ртутной капле при потенциале –1,75 … –1,78 В на фоне 20 %-го водного хлорида кальция [5]. Определение проводили методом калибровочных линий в интервале концентраций 0,001 … 0,020 мг/мл. На анализ отбирали 0,05 … 0,10 мл исследуемых растворов и после нейтрализации (щелочью или кислотой в зависимости от рН) объем доводили до 20 мл 20 %-м хлоридом кальция.

После продувки растворов гелием записывали полярограммы на полярографе ПУ-1 в интервале от –1,2 … –1,3 до 2,0 В в переменно-токовом режиме ТАСТ с принудительным отрывом ртутных капель при времени задержки 1,1 с. В качестве электрода сравнения использовался хлорсеребряный электрод, индикаторным электродом служила ртутная капля (время задержки 7 с). Для определения цианид-ионов использовали полярографический метод [2, 3].

Результаты анализа щелоков и поглотительных растворов после обработки древесины (без отделения пропиточного раствора) представлены в табл. 1.

Как видно из данных табл. 1, основное количество нитрат-инов определено в кислом щелоке и промывной воде I стадии. Оно составляет 11,60 … 32,30 % от древесины (или 35 … 55 % от загруженной кислоты) и зависит от концентрации и количества загружаемой на варку кислоты. В щелоке после II стадии количество нитрат-ионов составляло 1,00 … 5,00 % и зависело как от тщательности промывки массы на I стадии, так и от концентрации кислоты, используемой на варку. Содержание нитрат-ионов () в щелоках было незначительным и в сумме не превышало 0,10 % от древесины (в пересчете на ).

В щелочных поглотителях, где улавливались двуокись азота и синильная кислота, количество определяемого нитрат-иона составляло 0,42…1,93 %, нитрит-ионов – 0,70 … 0,90 %, цианид-ионов – 1,00 … 2,10 % от древесины (в пересчете на ). Большая часть летучих азотосодержащих продуктов (3,25 … 9,14 %), образующихся из окиси азота, поглощалась в поглотителе с перекисью водорода. В присутствии этанола количество нитрат-ионов, образующихся в перекисном поглотителе, увеличивалось до 13,00 %. Суммарное количество летучих азотсодержащих продуктов составило 5,66 … 12,09 % при использовании водной среды. Найденное по разности (между количеством загруженной и определяемой в виде остаточного нитрат-иона) количество кислоты (14,43 … 17,66 %) асходовалось на реакции с лигнином и углеводами и образование органически связанного азота (нелетучие нитросоединения), а также терялось в виде нерегенерируемых азота и закиси азота, количество последних при пересчете на  в сумме равнялось 17,00 … 19,00 % [9].

5. Применение.

1. Как химическая добавка для бетона (усиливает морозостойкость);

2. В качестве азотного удобрения;

3. Применяется в производстве стекла;

4. как консервант пищевых продуктов,;

5. компонент пиротехнических смесей;

6. минеральных удобрений.

6. Список литературы.

1. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. Москва, 1972;

2. Методическое указание «Инструментальные методы анализа», Пермь, 2004;

3. Методическое указание «Качественный химический анализ», Пермь, 2003;

4. Методическое указание «Количественный химический анализ», Пермь, 2004;

5. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник, Ленинград, 1991.